Spôsoby na zlepšenie výťažku pDNA

Produkcia plazmidovej DNA (pDNA) sa spolieha na genetickú rekombináciu, ktorá zahŕňa spojenie cieľového génu a iných prvkov za vzniku kovalentne uzavretej kruhovej štruktúry. Fermentácia s vysokou bunkovou hustotou Escherichia coli a purifikácia sú hlavné spôsoby produkcie pDNA.

Rozvoj bunkovej a génovej terapie (CGT) a mRNA priniesol viac možností prevencie epidemických chorôb a liečby zriedkavých chorôb. Priemyselná výroba CGT a mRNA vyžaduje vysoko kvalitná pDNA, Z tohto dôvodu optimalizovaná fermentácia E. coli a vysoký výťažok pDNA sú rozhodujúce pre nákladovú efektívnosť vakcín/liekov CGT a mRNA.

1. Zvyšujúci sa dopyt po pDNA

Podľa US Plasmid DNA Manufacturing Market Report sa očakáva, že trh CGT vzrastie zo 7.2 miliardy USD v roku 2023 na 23.3 miliardy USD v roku 2028. Okrem toho sa génová terapia stane dominantným smerom CGT. Na uvedenie na trh sa schvaľuje čoraz väčší počet terapií CGT a do klinickej fázy vstupuje viac produktov. Výsledkom je, že dopyt po pDNA prudko stúpa.

Okrem CGT terapií je pDNA základnou surovinou na výrobu mRNA vakcín. S neustálou inováciou technológie mRNA v oblasti vakcín proti infekčným chorobám, vakcín proti rakovine a liečby zriedkavých chorôb bude rýchlo rásť aj dopyt po pDNA.

2. Spôsoby na zlepšenie výťažku pDNA

So zvyšujúcim sa dopytom po plazmidovej DNA sa súčasný vývoj technológie zameriava na optimalizáciu fermentačných stratégií na zlepšenie výťažku pDNA. Kľúčové podmienky pre vývoj upstream procesu zahŕňajú zložky kultivačného média, teplotu, pH, rozpustený kyslík (DO), špecifickú rýchlosť produkcie a fed-batch stratégie.

Kultivačné médium: Kultivačné médium na fermentáciu E. coli používané pri produkcii plazmidov je typicky polosyntetické médium. Skladá sa zo zdrojov uhlíka, zdrojov dusíka, anorganických solí a stopových prvkov. Medzi nimi sú typy zdrojov uhlíka a dusíka rozhodujúce pre rast E. coli a hromadenie produktov. Bežne používané zdroje uhlíka sú glukóza a glycerol a zdroje dusíka zahŕňajú organické a anorganické zdroje dusíka. Navyše nadmerne vysoký pomer uhlíka k dusíku (C/N) môže spomaliť rast bakteriálneho kmeňa, zatiaľ čo príliš nízky pomer C/N môže podporovať rýchly rast, ale obmedzovať akumuláciu produktu.

Teplota: Optimálna teplota pre rast E. coli je 37 °C. Avšak nižšie teploty (30-37 °C) môžu byť použité pri vsádzkovej fermentácii na zníženie maximálnej špecifickej rýchlosti produkcie, čím sa zvýši replikácia plazmidov. V prípade plazmidov citlivých na teplo môže zvýšenie teploty na 42 °C vyvolať zdvojnásobenie počtu kópií plazmidu.

pH: Optimálne pH pre rast E. coli je 7±0.2. pH fermentačnej pôdy sa zvyčajne udržiava pomocou acidobázických čerpadiel.

DO: Rozsah kritickej koncentrácie rozpusteného kyslíka pre E. coli je 20%-30%. Nedostatočné množstvo rozpusteného kyslíka môže viesť k nadmernej produkcii kyseliny octovej, čo ovplyvňuje rast baktérií a dokonca spôsobuje bakteriálnu autolýzu. Nadmerne rozpustený kyslík môže spôsobiť otravu kyslíkom. Faktory, ktoré ovplyvňujú rozpustený kyslík, zahŕňajú rýchlosť miešania, rýchlosť prevzdušňovania atď.

Fed-batch stratégia: Na produkciu plazmidov sa často volí fed-batch fermentácia. Po prvé, prispieva k dosiahnutiu fermentácie s vysokou bunkovou hustotou E.coli, výsledkom je viac biomasy, ktorá slúži ako základ pre vysoký výnos. Po druhé, nadmerne rýchly rast Escherichia coli ovplyvňuje stabilitu plazmidu. Pridanie reštriktívnych živín pomocou dávkového dávkovania môže racionálne kontrolovať rýchlosť rastu E. coličím sa zvýši výťažok plazmidov. Kontrolná stratégia DO-stat sa bežne používa na reguláciu vsádzkového dávkovania počas plazmidovej fermentácie. Existuje aj výskum, ktorý naznačuje uskutočniteľnosť stratégie pH-stat.

3. Služby poskytované spoločnosťou Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma vyvinula zrelú platformu na produkciu plazmidov. Okrem toho Yaohai Bio-Pharma optimalizovala základné kultivačné médium, živné médium a stratégiu kontroly fermentácie. V rámci kultivačného cyklu 30 hodín výťažok plazmidov presahuje 1 g/l.

Okrem toho je Yaohai Bio-Pharma schopná poskytnúť riešenia optimalizácie procesov založené na jednofaktorových metódach alebo metódach návrhu experimentov (DoE) pre rôzne plazmidy a hostiteľské baktérie. Cieľom spoločnosti Yaohai Bio-Pharma je splniť požiadavky klientov na vysoký výnos a kvalitu plazmidov.

Yaohai Bio-Pharma tiež aktívne hľadá inštitucionálnych alebo individuálnych globálnych partnerov a ponúka najkonkurencieschopnejšiu kompenzáciu v tomto odvetví. Ak máte akékoľvek otázky, neváhajte kontaktovať: [email protected]